MOCVD၊ မဂ္ဂနက်ထရွန် စပတာရင်းနှင့် PECVD ပါးလွှာသော ဖလင်များ စုပုံခြင်း နည်းစနစ်များ၏ ပြည့်စုံသော ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်

တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ထုတ်လုပ်ရာတွင်၊ ဖိုတိုလစ်သိုဂရပ်ဖီနှင့် ထွင်းထုခြင်းတို့သည် အများဆုံးဖော်ပြလေ့ရှိသော လုပ်ငန်းစဉ်များဖြစ်သော်လည်း၊ epitaxial သို့မဟုတ် thin film deposition နည်းစနစ်များသည်လည်း အရေးပါပါသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် ချစ်ပ်ထုတ်လုပ်ရာတွင် အသုံးပြုသော thin film deposition နည်းလမ်းများ အပါအဝင် အများအပြားကို မိတ်ဆက်ပေးထားပါသည်။MOCVD, မဂ္ဂနက်ထရွန် ဖြန်းခြင်းနှင့်PECVD.

ချစ်ပ်ထုတ်လုပ်ရာတွင် အဘယ်ကြောင့် Thin Film လုပ်ငန်းစဉ်များသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သနည်း။

ဥပမာအားဖြင့်၊ ရိုးရိုးဖုတ်ထားသော flatbread တစ်ခုကို မြင်ယောင်ကြည့်ပါ။ ၎င်းတစ်ခုတည်းဖြင့် အရသာမရှိနိုင်ပါ။ သို့သော်၊ အရသာရှိသော ပဲငံပြာရည် သို့မဟုတ် ချိုမြိန်သော malt syrup ကဲ့သို့သော ဆော့စ်အမျိုးမျိုးဖြင့် မျက်နှာပြင်ကို သုတ်လိမ်းခြင်းဖြင့် ၎င်း၏အရသာကို လုံးဝပြောင်းလဲနိုင်သည်။ ဤအရသာတိုးစေသော အပေါ်ယံလွှာများသည်ပါးလွှာသောဖလင်များတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လုပ်ငန်းစဉ်များတွင်၊ flatbread ကိုယ်တိုင်ကအောက်ခံ.

ချစ်ပ်ထုတ်လုပ်ရာတွင်၊ အလွှာပါးများသည် လုပ်ဆောင်ချက်များစွာဖြစ်သည့် insulation၊ conductivity၊ passivation၊ light absorption စသည်တို့ကို ဆောင်ရွက်ပေးပြီး၊ လုပ်ဆောင်ချက်တစ်ခုစီတွင် သီးခြား deposition technique တစ်ခု လိုအပ်ပါသည်။

၁။ သတ္တု-အော်ဂဲနစ် ဓာတုဗေဒ အငွေ့စုပုံခြင်း (MOCVD)

MOCVD သည် အရည်အသွေးမြင့် semiconductor ပါးလွှာသောဖလင်များနှင့် နာနိုဖွဲ့စည်းပုံများ စုပုံရာတွင်အသုံးပြုသည့် အလွန်အဆင့်မြင့်ပြီး တိကျသောနည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် LED မီးများ၊ လေဆာများနှင့် ပါဝါအီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများကဲ့သို့သော စက်ပစ္စည်းများ ထုတ်လုပ်ရာတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။

MOCVD စနစ်၏ အဓိက အစိတ်အပိုင်းများ-

• ဓာတ်ငွေ့ပို့ဆောင်ရေးစနစ်
  ဓာတ်ပြုခန်းထဲသို့ ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို တိကျစွာထည့်သွင်းရန် တာဝန်ရှိသည်။ ၎င်းတွင် အောက်ပါတို့၏ စီးဆင်းမှုထိန်းချုပ်မှု ပါဝင်သည်-

• သယ်ဆောင်ဓာတ်ငွေ့များ

• သတ္တု-အော်ဂဲနစ် ရှေ့ပြေးပစ္စည်းများ

• ဟိုက်ဒရိုက်ဓာတ်ငွေ့များ
  စနစ်တွင် ကြီးထွားမှုမုဒ်နှင့် သန့်စင်မှုမုဒ်များအကြား ပြောင်းလဲရန်အတွက် multi-way valves များ ပါရှိသည်။

• တုံ့ပြန်မှုခန်း
  အမှန်တကယ် ပစ္စည်းကြီးထွားမှု ဖြစ်ပေါ်သည့် စနစ်၏ အဓိကအချက်။ အစိတ်အပိုင်းများတွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

  • Graphite susceptor (အလွှာ ကိုင်ဆောင်သူ)

  • အပူပေးစက်နှင့် အပူချိန်အာရုံခံကိရိယာများ

  • ကွင်းဆင်းစောင့်ကြည့်ခြင်းအတွက် optical port များ

  • အလိုအလျောက် wafer တင်/ချရန်အတွက် ရိုဘော့လက်များ

• ကြီးထွားမှု ထိန်းချုပ်ရေးစနစ်
  ပရိုဂရမ်ရေးသားနိုင်သော ယုတ္တိဗေဒ ထိန်းချုပ်ကိရိယာများနှင့် host ကွန်ပျူတာ ပါဝင်သည်။ ၎င်းတို့သည် အနည်ကျခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်တစ်လျှောက်လုံး တိကျသော စောင့်ကြည့်မှုနှင့် ထပ်ခါတလဲလဲ လုပ်ဆောင်နိုင်မှုကို သေချာစေသည်။

• ကွင်းဆင်းစောင့်ကြည့်ခြင်း
  ပိုင်ရိုမီတာများနှင့် ရောင်ပြန်ဟပ်ကိရိယာကဲ့သို့သော ကိရိယာများသည် အောက်ပါတို့ကို တိုင်းတာသည်-

  • ဖလင်အထူ

  • မျက်နှာပြင်အပူချိန်

  • အောက်ခံအကွေးအကောက်
    ၎င်းတို့သည် အချိန်နှင့်တပြေးညီ တုံ့ပြန်ချက်နှင့် ချိန်ညှိမှုများကို ပြုလုပ်နိုင်စေပါသည်။

• အိတ်ဇောဓာတ်ငွေ့သန့်စင်စနစ်
  ဘေးကင်းရေးနှင့် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် ကိုက်ညီမှုရှိစေရန်အတွက် အပူပြိုကွဲခြင်း သို့မဟုတ် ဓာတုဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို အသုံးပြု၍ အဆိပ်သင့် ဘေးထွက်ပစ္စည်းများကို ကုသပေးသည်။

Closed-Coupled Showerhead (CCS) ပုံစံ:

ဒေါင်လိုက် MOCVD ဓာတ်ပေါင်းဖိုများတွင်၊ CCS ဒီဇိုင်းသည် ရေချိုးခန်းခေါင်းဖွဲ့စည်းပုံရှိ အပြန်အလှန် နော်ဇယ်များမှတစ်ဆင့် ဓာတ်ငွေ့များကို ညီညာစွာ ထိုးသွင်းနိုင်စေပါသည်။ ၎င်းသည် စောစီးစွာ ဓာတ်ပြုမှုများကို လျော့နည်းစေပြီး ညီညာစွာ ရောနှောမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။

• ထိုလည်ပတ်နေသော ဂရပ်ဖိုက် အာရုံခံကိရိယာဓာတ်ငွေ့များ၏ နယ်နိမိတ်အလွှာကို တစ်သားတည်းဖြစ်အောင် ထပ်မံကူညီပေးပြီး wafer တစ်လျှောက် အလွှာတစ်ပြေးညီဖြစ်မှုကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေသည်။

၂။ မဂ္ဂနက်ထရွန် စပတာရင်း

မဂ္ဂနက်ထရွန် စပတ္တာရင်းသည် အထူးသဖြင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများ၊ မှန်ဘီလူးများနှင့် ကြွေထည်များတွင် ပါးလွှာသောဖလင်များနှင့် အပေါ်ယံလွှာများ စုပုံရန်အတွက် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုသည့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အငွေ့စုပုံခြင်း (PVD) နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။

အလုပ်လုပ်ပုံ အခြေခံမူ:

1. ပစ်မှတ်ပစ္စည်း
   သွင်းရမည့် အရင်းအမြစ်ပစ္စည်း — သတ္တု၊ အောက်ဆိုဒ်၊ နိုက်ထရိုက် စသည်တို့ — ကို ကတ်သုတ်ပေါ်တွင် ပြုပြင်ထားသည်။

2. ဖုန်စုပ်ခန်း
   ညစ်ညမ်းမှုကို ရှောင်ရှားရန်အတွက် လုပ်ငန်းစဉ်ကို မြင့်မားသောလေဟာနယ်အောက်တွင် လုပ်ဆောင်သည်။

3. ပလာစမာထုတ်လုပ်ခြင်း
   အစွမ်းမဲ့ဓာတ်ငွေ့၊ ပုံမှန်အားဖြင့် အာဂွန်ကို ပလာစမာဖွဲ့စည်းရန် အိုင်းယွန်းဓာတ်ပြုစေသည်။

4. သံလိုက်စက်ကွင်းအသုံးချမှု
   သံလိုက်စက်ကွင်းသည် အိုင်ယွန်ဓာတ်ဖြစ်ပေါ်စေခြင်း စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် ပစ်မှတ်အနီးရှိ အီလက်ထရွန်များကို ကန့်သတ်ထားသည်။

5. စပတ္တာလုပ်ငန်းစဉ်
   အိုင်းယွန်များသည် ပစ်မှတ်ကို ဗုံးကြဲတိုက်ခိုက်ပြီး အခန်းမှတစ်ဆင့် သွားလာကာ အလွှာပေါ်သို့ စုပုံနေသော အက်တမ်များကို လွင့်စင်စေပါသည်။

မဂ္ဂနက်ထရွန် စပတာရင်း၏ အားသာချက်များ-

• တစ်ပုံစံတည်း ဖလင် စုပုံခြင်းကြီးမားသောဒေသများတစ်လျှောက်။

• ရှုပ်ထွေးသော ဒြပ်ပေါင်းများကို စုပုံနိုင်စွမ်းသတ္တုစပ်များနှင့် ကြွေထည်များ အပါအဝင်။

• ချိန်ညှိနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ် ကန့်သတ်ချက်များအထူ၊ ပါဝင်မှုနှင့် အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံတို့ကို တိကျစွာထိန်းချုပ်ရန်အတွက်။

• ရုပ်ရှင်အရည်အသွေးမြင့်မားခြင်းခိုင်မာသော ကပ်ငြိမှုနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ခိုင်ခံ့မှုရှိသည်။

• ကျယ်ပြန့်သော ပစ္စည်းလိုက်ဖက်ညီမှုသတ္တုများမှ အောက်ဆိုဒ်များနှင့် နိုက်ထရိုက်များအထိ။

• အပူချိန်နိမ့် လည်ပတ်မှု၊ အပူချိန်ထိခိုက်လွယ်သော အောက်ခံများအတွက် သင့်လျော်သည်။

၃။ ပလာစမာမှ မြှင့်တင်ထားသော ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်း (PECVD)

PECVD ကို ဆီလီကွန် နိုက်ထရိုက် (SiNx)၊ ဆီလီကွန် ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (SiO₂) နှင့် အက်မော့ဖစ် ဆီလီကွန် ကဲ့သို့သော အလွှာပါးများ အနည်ကျစေရန်အတွက် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြသည်။

အခြေခံမူ:

PECVD စနစ်တွင်၊ precursor gas များကို vacuum chamber ထဲသို့ ထည့်သွင်းသည်။တောက်ပသောထုတ်လွှတ်မှုပလာစမာအောက်ပါတို့ကို အသုံးပြု၍ ထုတ်ပေးသည်-

• RF လှုံ့ဆော်မှု

• ဒီစီ မြင့်မားသော ဗို့အား

• မိုက်ခရိုဝေ့ဖ် သို့မဟုတ် ပဲ့တင်ထပ်သော အရင်းအမြစ်များ

ပလာစမာသည် ဓာတ်ငွေ့အဆင့် ဓာတ်ပြုမှုများကို အသက်ဝင်စေပြီး၊ ၎င်းတို့သည် အလွှာပါးတစ်ခု ဖန်တီးရန် အလွှာပါးတစ်ခု ဖန်တီးသည့် ဓာတ်ပြုပစ္စည်းများကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။

အစုအဝေးတည်ဆောက်ခြင်း အဆင့်များ-

1. ပလာစမာဖွဲ့စည်းခြင်း
   လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းများ၏ လှုံ့ဆော်မှုကြောင့် ရှေ့ပြေးဓာတ်ငွေ့များသည် အိုင်းယွန်းများအဖြစ် ပြောင်းလဲကာ ဓာတ်ပြုမှုပြင်းထန်သော ရယ်ဒီကယ်များနှင့် အိုင်းယွန်းများ ဖွဲ့စည်းကြသည်။

2. တုံ့ပြန်မှုနှင့် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး
   ဤမျိုးစိတ်များသည် အောက်ခံမြေဆီလွှာသို့ ရွေ့လျားသည်နှင့်အမျှ ဒုတိယအဆင့်တုံ့ပြန်မှုများကို ကြုံတွေ့ရသည်။

3. မျက်နှာပြင်တုံ့ပြန်မှု
   အောက်ခံအလွှာသို့ ရောက်ရှိသည်နှင့် ၎င်းတို့သည် စုပ်ယူ၊ ဓာတ်ပြုပြီး အစိုင်အခဲအလွှာတစ်ခု ဖွဲ့စည်းသည်။ ဘေးထွက်ပစ္စည်းအချို့ကို ဓာတ်ငွေ့များအဖြစ် ထုတ်လွှတ်သည်။

PECVD အကျိုးကျေးဇူးများ

• အလွန်ကောင်းမွန်သော တစ်ပြေးညီဖြစ်မှုရုပ်ရှင်ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် အထူတွင်။

• ခိုင်မာသော ကပ်ငြိမှုနှိုင်းရအားဖြင့် နိမ့်သော መስፈላሽ အပူချိန်များတွင်ပင်။

• မြင့်မားသော စုပုံနှုန်းစက်မှုလုပ်ငန်းအတိုင်းအတာဖြင့် ထုတ်လုပ်မှုအတွက် သင့်လျော်စေသည်။

၄။ ပါးလွှာသောဖလင် လက္ခဏာရပ်ဖော်ထုတ်ခြင်း နည်းစနစ်များ

အရည်အသွေးထိန်းချုပ်မှုအတွက် အလွှာပါးများ၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို နားလည်ခြင်းသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။ အသုံးများသော နည်းစနစ်များတွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

(၁) X-ray Diffraction (XRD)

• ရည်ရွယ်ချက်ပုံဆောင်ခဲဖွဲ့စည်းပုံများ၊ ဇယားကွက်ကိန်းသေများနှင့် ဦးတည်ရာများကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာပါ။

• အခြေခံမူBragg's Law ကို အခြေခံ၍ X-ray များသည် ပုံဆောင်ခဲပစ္စည်းများမှတစ်ဆင့် မည်သို့ကွဲထွက်သည်ကို တိုင်းတာသည်။

• အပလီကေးရှင်းများပုံဆောင်ခဲပုံဆောင်ခဲပညာ၊ အဆင့်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း၊ ဆန့်နိုင်အားတိုင်းတာခြင်းနှင့် အလွှာပါးအကဲဖြတ်ခြင်း။

(၂) စကင်န်နင်း အီလက်ထရွန် မိုက်ခရိုစကုပ် (SEM)

• ရည်ရွယ်ချက်မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံကို လေ့လာပါ။

• အခြေခံမူနမူနာမျက်နှာပြင်ကို စကင်ဖတ်ရန် အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်ကို အသုံးပြုသည်။ ထောက်လှမ်းထားသော အချက်ပြမှုများ (ဥပမာ၊ ဒုတိယနှင့် နောက်ပြန်ပြန့်ကြဲထားသော အီလက်ထရွန်များ) သည် မျက်နှာပြင်အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို ဖော်ပြသည်။

• အပလီကေးရှင်းများပစ္စည်းသိပ္ပံ၊ နာနိုနည်းပညာ၊ ဇီဝဗေဒနှင့် ကျရှုံးမှုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း။

(၃) အက်တမ်အား မိုက်ခရိုစကုပ် (AFM)

• ရည်ရွယ်ချက်အက်တမ် သို့မဟုတ် နာနိုမီတာ ကြည်လင်ပြတ်သားမှုဖြင့် ရုပ်ပုံမျက်နှာပြင်များ။

• အခြေခံမူ: ထက်မြက်သော စမ်းသပ်ကိရိယာတစ်ခုသည် စဉ်ဆက်မပြတ် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုအားကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ် မျက်နှာပြင်ကို စကင်ဖတ်သည်။ ဒေါင်လိုက် ရွေ့လျားမှုများသည် 3D မြေမျက်နှာသွင်ပြင်ကို ဖန်တီးပေးသည်။

• အပလီကေးရှင်းများနာနိုဖွဲ့စည်းပုံ သုတေသန၊ မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုတိုင်းတာခြင်း၊ ဇီဝမော်လီကျူးလေ့လာမှုများ။